在沒有文字發明之前．人類的祖先就已在世界各地的岩壁上留下了大量的岩畫，它們大都由各種顏色的礦物顏料繪製而成。這表明．人類早已了解並運用了色彩，但認識色彩卻是一個極其漫長的過程真正揭示了色彩的本質並嚴格控製與管理色彩，則呈近百年內的事了。
嚴格的色彩控製一直是攝影人不懈努力的方向但是受諸多條件的限製，對色彩的追求卻始終是一個可望而不可及的目標。隨著數字影像的普及，攝影人在獲得了前所未有的影像控製能力時才發現由於色彩知識的貧乏，現在能夠控製色彩了卻不知如何控製、可以管理色彩了卻不知如何管理。因此我們必須惡補有關色彩的基本知識。
色彩與形成顏色的三要素
什麼是顏色，顏色是我們對不同波長的光所做出的視覺響應，顏色是一種人的感覺。人們要想感知顏色，必須具備三個條件。
首先，光是形成顏色的先決條件是形成顏色的物理基礎．沒有光一切均呈黑色。
其次，能使我們看到光線的物體有兩種一種是發光體．在攝影中稱為光源；另一種是不發光體，它們將光源的光線在不透明的反射體表麵反射或經過透明的物體透射進入我們的眼睛．才使我們可以看到顏色。在潔淨夜晚我們看不見射向天空的探照燈光柱，因為光源(探照燈)發出的定向光並未進入我們的眼睛，一旦大氣有煙霧、灰塵，它們會散射部分燈光進入我們的眼睛。此時探照燈的光柱即清晰可見了。在進入眼睛之前光的發射、反射、透射、吸收、強弱及形成的其它特征都是物理過程。
最後還要涉及人的眼睛與大腦的視覺神經中樞。
受到視神經傳入的信號後經過分析與處理，才能形成色彩的感覺，這是一個心理的過程。
由於通過光——物體——眼睛與大腦形成顏色的過程中先後涉及到物理——生理——心理等因素(圖1)。因此，使色彩的測量，比較，控製與管理比我們常涉及的其它物理量(如質量、長度、速度、溫度等)複雜得多。在控製與管理色彩時我們經常需要明白。在所涉及的具體問題中。哪些是物理的、哪些是生理或心理的，分門別類、分清主次 分別處理，才能準確有效地解決問題。
光的顏色屬性
光是什麼，在處理色彩問題時，光是一種可以被人眼接受的電磁波。從本質上看光是電磁波，與生活中的交流電，廣播、電視、手機，微波通訊信號甚至透視用的X射線屬於同一個大家族。光又隻呈電磁波中極小的一部分，波長大約從700nm(納米．毫微米)到390nm的電磁波——隻有這一部分的電磁波可以被人眼接收，形成光與色的感覺(圖2)。不同波長的光射入眼睛後產生不同的顏色感覺，具有單一波長的光稱為單色光，各種波長的單色光分別形成人們可能見到的各種最純淨、最飽和的顏色。不同色光按波長從短到長排列形成光譜 典型的光譜長波端是紅光，隨著波長的減小依次變為橙、黃、綠、青，藍．紫。在光波的波段附近，比紅光波長更長的電磁波稱為紅外光 比紫光波長更短的稱為紫外光，雖然人眼看不到，但特殊的膠卷或光敏器件可以感受這些光線，從而形成紅外攝影與紫外攝影。數字相機的影像傳感器對紅外光十分敏感，因此必須用紅外濾光鏡將其濾除(吸收)，否則所拍攝的畫麵將嚴重偏紅。我們平時所見的色光與“白”光都是由多種單色光組成的混合光，三棱鏡可將組成色光或白光的各種單色光分離。
光的顏色屬性常用光譜能量分布曲線(簡稱光譜曲線)來描述(圖3b)。它表示了光線中不同波長(顏色)的光在總光量中所占的百分比，曲線越高處表明相應波長(顏色)的光線越強(圖3a)。
混合光源的顏色屬性與質量評估
人們在拍攝與觀賞照片時最常用的是稱為“白”光的混合光。但是顯然日光，白熾燈或普通熒光燈(俗稱“管燈”。“日光燈”)所發出的“白”光是互不相同的。可以用混合光的光譜曲線描述它們的色彩屬性。從(圖4)可見日光中由於各種波長(顏色)光線分布的比較均勻，比較接近理想的“白”光。白熾燈的光譜曲線表明它所發出的光線中紅，橙、黃色偏多，因此光色偏橙紅。日光燈的光譜曲線中在藍色與黃綠色區域有幾段波長的光線異軍突起，致使光色偏黃綠色(圖4)。用光譜曲線能夠比較準確地描述光源的顏色屬性．但是需要有相關的知識，為了更簡明的表達光源的顏色屬性，人們又引入了色溫的概念。
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設想在一個全黑的房間中加熱一個黑鐵塊，常識告訴我們隨著鐵塊溫度的升高，鐵塊將依次呈現暗紅色、橙黃色、黃色、暖白色，白色……因此可以用鐵塊的溫度描述所發出的光色(圖5)。更嚴格地做法是將一千置於黑暗中{無可見光照射)的黑色中空球體(它可以全部吸收各種熱輻射)稱為絕對黑體。在球體上開一個洞，加熱此球體時，可以用黑體在加熱過程中，從球體洞中看到的不同顏色來表示所達到的相應溫度，稱為“黑體輻射的色溫”。色溫用K氏溫標(K氏的O攝氏度相當於-273攝氏度)計量。日光，白熾燈、日光燈等光源都隻是在不同程度上接近黑體．因此我們采用最接近的黑體色溫表示這些實際光源的外觀顏色 稱為光源的“相關色溫”，簡稱“色溫”。在數字相機中也常用色溫代替光源的類型設置白平衡。在(圖6)中列出了常用攝影光源與對應的相關色溫，可供讀者設置白平衡時參考。
這裏要注意色溫僅能用於描述光源的輻射(所發出的光的色彩)特性，不能用於描述物體的顏色。
人們經常在日光或燈光下觀察景物，並在此條件下形成了常見物體的習慣色，因此如果不能確定今後觀察影像的具體照明條件，則經常用一些理想化的光源作為通用的光源。CIE(國際照明委員會)公布了多種理想光源的特性，稱為標準照明體，其中最主要的有標準照明體八色溫為2856K的絕對黑體的輻射光，代表了多數鎢絲燈或碘鎢燈的光： 標準照明體B：代表相關色溫4878K中午直射的臼光
標準照明體C代表相關色溫6774K平均日光；
標準照明體D：又稱為典型日光．包括代表四種色溫的理想日光D50{5004K)、D55(5503K)、D65(6504K)、D75(7604K)。由於標準照明體D在紫外波段比照明體A、B更接近真實的日光 因此近年來更廣泛地用D50與D65取代了標準照明體B與C。現在多數數字影像的處理中廣泛使用D65，在我國印刷行業中則以D50為主。
人們一直在努力開發各種標準光源，以便產生符合標準照明體要求的標準“白光”。
我們都知道．在色光下物體可能嚴重偏色，例如在暗房的紅色安全燈下，各種顏色的物體都明顯地偏紅：在不同的“白光”下物體仍會有不同程度的偏色，我們用顯色指數“Ra”表示實際光源使物體的顏色失真的程度。顯然，顯色指數是衡量光源正確顯示物體顏色能力的重要質量指標。由於人類在漫長的發展史中長期在日光(白天)與火光(夜晚)中工作，在這兩種條件下形成了準確識別顏色的能力。因此評價一千人造光源時若源色溫較低，用黑體輻射的光源作為標準的參照光源，光源的色溫較高則用標準照明體D(理想的日光)作為標準的參照光源。若在實測光源與標準光源下物體呈現相同的顏色，則Ra=100％ Ra的值越低，表明光源正確還原色彩的能力越差。絕對黑體發光的光譜曲線都是連續的日
光的光譜曲線也是近似連續的(圖4)。稱為“連續光源”；有的光源(如圖4中的熒光燈)有凸起的光譜成分稱為“混合光源”，試驗表明隻要是連續光源(如白熾燈、碘鎢燈)的顯色係數都可以達到95％以上更可以通過特定的濾光鏡，將其色溫調整到某個標準值。而對於多數混合光源，由於其光譜曲線突起的部分與理想黑體或日光的連續光源形成明顯的差異因此這種光源的顯色係數較低，隻能達到Ra=70—80％。人們也無法設計出僅過濾混合光源中與凸起曲線相應顏色的濾光鏡，因此雖然也有熒光燈濾光鏡，但是它們僅能使多數色彩正確還原，卻無法實現所有色彩的正確再現。更一般地，濾光鏡可以改變或微調光源的色溫，卻難於提高光源的顯色指數。在各種人造光源中，內鎮流式高壓水銀燈(Ra=30-40％)與鈉燈(Ra=25％)是顯色質量最差的光源。在攝影中，顯色指數超過75％即可作為照明光源，但是在評價與對比色彩時，希望光源的顯色指數至少應達到85％。
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進一步的研究表明波長為430nm(藍色)、540nm(綠色)與610nm{紅色)的色光與連續光源以適當的比例混合所產生的白光(高度不連續光源)
卻可能與日光、白熾燈有同樣良好的顯色性。現在市場上銷售的三基色熒光燈就是根據這個原理製造的。
物體自身的顏色屬性
不同的物體在白光下呈現出不同的顏色，是由於不透明的物體在白光照射之下僅選擇性地反射某些顏色，而透明體則僅能選擇性的透過某些顏色(圖1)，其它的色光在反射與透射的過程中均被物體吸收了。因此當這些反射光或透射光進入我們的眼睛我們就看見物體呈現相應的顏色。我們用光譜反射率曲線或光譜透過率曲線來表示不發光物體的這種顏色屬性，曲線的高度表示物體對不同波長色光的反射率或透過率，最高為100％{相應色光全部反射或透過)、最低為o(相應色光全部吸收)。一般情況下。曲線中最高的峰值波長所對應的顏色就是物體自身的顏色。顯然（圖7c)表示一個綠色物體的光譜反射曲線。(圖7)中其它6組都是濾光鏡的光譜透過率的曲線。其中有灰鏡、UV鏡，紅外濾光鏡等，你能將它們一一對號入座嗎？（答案a.UV鏡、f.灰鏡、g.紅外濾光鏡)。 用反射光觀察物體的顏色時還應當注意必須利用漫反射光線(圖8b)，謹防光源的光線在物體表麵經過定向的鏡麵反射進入眼睛。(圖8a)中的照片上由於鏡麵反射形成耀光封麵上由於混入光源的直接反射光，也降低了反差與對比度。
也正是由於物體對不同色光選擇性的反射、透射與吸收，一旦白光中混入其他色光不僅會造成偏色，還會改變景物或圖片中影調與色調的分布。例如白光中混入藍光，藍色物體由於將額外的藍光反射出來。顯得更鮮豔明亮，而紅色物體由於將藍光吸收．顏色將顯得更加灰暗(圖9)。
使用過4色或6色噴墨打印機的影友都知道，隻要下功夫我們都能在家中用彩色噴墨打印機複製出一張與傳統黑白照片同樣“不偏色”的黑白照片(圖10a)但是如果將這兩張照片拿到日光下或其它影友的家中，傳統的黑白照片仍呈現純正的黑白灰．而打印的照片卻明顯地偏色(圖10b)。這種兩個物體在某種光線下呈現相同顏色而在其他光線下呈現不同顏色的現象。被稱為“同色異譜”現象。造成同色異譜的原因是，由於所見到的顏色是物體對入射光選擇性的反射{或透射)後被人眼接受並處理的結果。銀鹽堆積形成的黑白照片與染料堆積的打印照片由於成色的材料不同，光譜反射率不同，在某種光譜組成的光源下我們可能得到相同的視覺刺激，但是這個“相同”的基礎是極其脆弱的，一旦光源的光譜構成發生改變．反射光的構成也會相應變化．同時對視覺器官的刺激也隨之變化，於是看上去顏色就不相同了。同色異譜首先是好事它可以幫助我們用有限的幾種顏料互相融合模擬大幹世界的繽紛色彩，同時又是壞事，它使我們很難在各種照明條件下穩定地產生準確的顏色。
由於存在同色異譜現象在色彩管理的實際應用 中，為了得到令人滿意的顏色，最好能預先知道圖像的使用場合與觀看的照明條件(例如光源的類型與色 溫)，並在圖像生成的過程中，盡量在同樣的條件下觀察與評價色彩。
